不同沼液施用量對生菜產量及砷累積量的影響

歐楊虹+孫正國+陳學祥

摘要：通過盆栽試驗研究不同沼液施用量對生菜產量、干物質累積量、生菜砷含量以及土壤砷含量的影響，并分析了施用沼液后砷累積對生菜食用安全性和土壤環境質量安全的影響。結果表明：隨著沼液施用量增加，生菜產量及干物質累積量均有增加趨勢，且其趨勢一致；生菜砷含量隨著沼液施用量的增加而升高，以施用沼液4L處理的生菜砷含量最高，達到0.469 mg/kg，但未超出國家安全食用標準；沼液施用量與土壤砷含量呈顯著正相關。

關鍵詞：沼液；砷含量；生菜；土壤

中圖分類號： X131.3；S636.206文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）02-0110-02

收稿日期：2013-06-14

基金項目：江蘇省南通市科技項目（編號：K2010039）。

作者簡介：歐楊虹（1982—），女，江蘇南通人，碩士，講師，主要從事農業廢棄物資源化利用研究。E-mail：ouyanghong530@163.com。隨著沼氣工程在全國范圍的大力推廣，畜禽糞便資源化利用取得了明顯成效，但在建設大型畜禽養殖場時并未考慮沼氣發酵副產物沼液的去處，沒有配套農田對沼液進行消納，使沼液未經處理直接外排，造成嚴重的資源浪費和重大的環境隱患[1]。畜禽糞便發酵產生的沼液中含有大量N、P、K、微量營養元素、氨基酸、酶類及對植物病蟲害有抑制作用的物質等，因此合理利用沼液有利于保持土壤肥力，促進土壤生態環境良性循環，能在一定程度上減少作物病蟲害發生，提高農產品產量和品質[2]。同時沼液是畜禽糞便等有機廢棄物經厭氧發酵后的產物，不但能夠部分代替化學肥料施用，減少農業生產成本，而且提供土壤必要的水分，減少農業灌溉用水，提高水資源利用效率[3]。

我國居民對農產品安全的關注度日益提高。而由于大型養豬場為了使豬在生長期內快速育肥和減少疾病發生，在日常飼喂中使用了氨苯砷酸，其通過豬的新陳代謝殘留于豬糞中，厭氧發酵后沼液中砷含量明顯升高。近年來大量沼液被農用，在提高作物產量、減少農業生產費用的同時，也將沼液中毒性強、遷移慢、具有累積性的重金屬帶到土壤中，并通過土壤—作物系統進入農作物體內。因此，沼液中重金屬是否會在長期農用過程中導致土壤和作物中重金屬含量增加，進而通過食物鏈危害人體健康，已逐漸成為人們擔心的問題[4]。因此，探討沼液農用對土壤—植物系統重金屬的遷移和累積特征有重要意義。目前關于沼液在農業生產中的利用研究已有較多報道，但多側重于沼液對作物產量、品質等方面影響的研究，而關于沼液農用對土壤和生菜重金屬砷含量影響的研究較少。本研究通過盆栽試驗研究不同沼液施用量對生菜產量以及生菜和土壤中砷含量的影響，以期為沼液在蔬菜上應用的安全性評價奠定基礎。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試生菜品種為速生散葉生菜。供試沼液取自江蘇省如皋市中海養殖場，基本理化性質為：總氮含量258.6 mg/L，全磷含量38.2 mg/L，全鉀含量98.2 mg/L，砷含量 15.6 mg/L，銅含量 0.356 mg/L，鉻含量 0.353 mg/L，鉛含量0.085 mg/L，EC值 8.14 mS/cm，COD 含量892 mg/L，pH值7.65。供試土壤為灰潮土，基本理化性質為：質地輕壤土，有機質含量10.28 g/kg，堿解氮含量45.6 mg/kg，速效磷含量 9.39 mg/kg，有效鉀含量76.03 mg/kg，pH值7.04，砷含量4.13 mg/kg。

1.2盆栽試驗

在南通農業職業技術學院溫室進行盆栽試驗。所用盆缽為塑料盆，每盆裝土4 kg，土層深度20 cm。于2012年10月2日播種，11月3日移栽生菜幼苗，每盆定植1株生菜。試驗共設6個處理，其中1個清水對照（處理1）和5個施沼液處理（處理2～6），每個處理7次重復。處理2～6的沼液總用量分別為660、1 320、2 000、2 660、4 000 mL，分 10次施入土壤中。各處理在同日完成沼液施用，且保證各處理每次施入的水分總量基本相等，其他栽培管理措施按常規進行。

1.3樣品采集及處理

1.3.1樣品采集于2013年3月4日采集植株地上部。生菜成熟采收時，分盆采收地上部，采集后裝入大信封袋，帶回實驗室稱鮮重，70 ℃殺青30 min后于50 ℃烘干，稱干重并磨細。收獲植株后采集土壤樣品，取樣深度分別為0～5 cm和5～20 cm，風干、磨碎，分別過20、100目篩后待用。

1.3.2樣品分析與數據處理土壤中砷含量測定采用 GB/T 22105.2—2008《原子熒光光譜法》。植株中砷含量測定采用GB/T 5009.11—2003《微波消解-原子熒光分光光度法》。土壤有機質含量測定采用外加熱-重鉻酸鉀容量法。測定植株和土壤樣本時分別用GBW 07602（GSV-1）——灌木枝葉成分分析標準物質和GBW 07408——土壤成分分析標準物質（黃土）進行質量控制。

采用Excel 2003和SPSS 17.0對數據進行統計分析。

2結果與分析

2.1施用沼液對生菜產量和干物質積累的影響

從圖1可以看出，施用沼液對生菜有明顯的增產作用，其中處理5的生菜產量最高，達到157.54 g/盆，較未施用沼液的對照（處理1）提高了639%，達到極顯著性差異。處理4、5、6的生菜產量間無顯著差異，但均顯著高于處理2、3，分別比處理2增加50.0%、58.3%、380%，比處理3增加497%、580%、37.7%。隨著沼液施用量增加，生菜產量隨之增加，但增加到一定量后，生菜產量的變化已不顯著。在本研究條件下，每盆生菜施用2 660 mL沼液已經能夠滿足生菜生長需要，在沼液施用量為4 L時生菜產量略有下降，說明沼液施用量過大不利于生菜產量的增加。endprint

從圖2可以看出，施用沼液后生菜的干物質累積量均較對照有顯著提高，仍以處理5的生菜干物質量最高，為 1164 g/盆，較對照增加344%，達到極顯著差異。處理2、3間生菜干物質量沒有顯著差異，但與處理4、5、6有顯著性差異。處理4、5、6的生菜干物質量分別比處理2增加13.4%、258%、17.5%，比處理3增加10.2%、23.3%、14.2%。

比較各處理生菜產量和干物質累積量的變化可以發現，兩者的變化趨勢一致，但干物質累積量的變化較產量更緩和一些，這是由于在生育后期施用沼液量較多處理的土壤肥力保持較好，生菜葉片處于良好的生長狀態，含水量較高，因此生菜產量較干物質量的累積變化趨勢更劇烈。

2.2施用沼液對生菜砷含量的影響

由于生豬養殖過程中添加了含砷的飼料添加劑，代謝后通過糞便形式排出，糞便經厭氧發酵后金屬砷留在了沼液中，這是沼液農用可能會造成農產品砷含量增加的主要原因。本研究中施用沼液后生菜中砷含量隨著沼液用量的增加呈上升趨勢，以施用沼液最多的處理6生菜含砷量最高，達到 0.469 mg/kg，分別較處理1～5高148.1%、86.1%、103.9%、383%、13.8%，且顯著高于處理1～4。處理1、2、3的生菜含砷量間沒有顯著差異（圖3）。在供試條件下，生菜中砷含量未超過GB 2762—2012《食品中污染物限量》中的砷含量限量標準（<0.5 mg/kg）。

2.3施用沼液對土壤砷含量的影響

不同沼液施用量處理的土壤砷含量出現不同程度升高，

以處理6的土壤砷含量最高，達到6.81 mg/kg，但未超出GB 15618—2008《土壤環境質量標準》中砷限量標準（<25 mg/kg）。處理6的土壤砷含量分別較處理1～5高出629%、46.8%、34.3%、30.2%、4.4%，處理6、5之間沒有差異，但均顯著高于處理1～4。由圖4可以看出，沼液施用量與土壤砷含量呈顯著正相關，說明在生菜生長過程中向土壤施入不同量沼液會造成土壤砷含量差異顯著。

3結論與討論

生菜作為深受大眾喜愛的蔬菜品種之一，在大城市近郊的栽培面積較大，生菜喜在透性良好、有機質豐富、保水保肥力強的土壤上生長。由于沼液是經畜禽糞便厭氧發酵而成，含有不同礦化能力的有機成分，速、緩供肥能力兼備，沼液中豐富的氮、磷、鉀等營養元素和腐殖酸、有機質、氨基酸、生長激素、抗生素、微量元素等營養物質，能夠提供作物生長所需的各種養分，且在土壤中的保肥時間較長，對促進作物生長有重要作用[5]。在本研究條件下，沼液施用量增加有利于生菜產量的提高和干物質量的積累，并且在沼液施用量為 2 260 mL 時，生菜具有最大的產量和干物質累積量；而沼液施用量超過2 260 mL時，出現生菜產量和干物質累積量下降的趨勢，由此可見，沼液施用量的選擇對于最佳生菜產量的形成具有重要意義。覃舟[6]對紫甘藍、韓曉莉等[7]對油菜的研究顯示，沼液和無機肥配合施用會取得最佳的產量和品質效應。

沼液農用過程中，重金屬在植株和土壤中積累是不安全因素，本研究中隨著沼液施用量的增加，生菜、土壤中砷含量也隨之升高，生菜中砷含量的增幅為13.8%～148.1%，土壤中砷含量的增幅為4.4%～62.9%，但均未超出國家有關安全標準， 這與趙麒淋等[8]在玉米，王衛平等[9-11]在胡蘿卜、柑橘、青菜上的報道一致。梁麗娜等指出，施用沼液能增加土壤重金屬含量[12]；而姜麗娜等則認為，長期施用沼液對農產品和土壤重金屬累積沒有明顯影響[13]。本研究是在盆栽試驗基礎上得出結論，但沼液長期施用對土壤砷累積及遷移情況的影響還有待進一步研究。

參考文獻：

[1]郜玉環，張昌愛，董建軍. 沼渣沼液的肥用研究進展[J]. 山東農業科學，2011（6）：71-75.

[2]倪亮，孫廣輝，羅光恩，等. 沼液灌溉對土壤質量的影響[J]. 土壤，2008，40（4）：608-611.

[3]趙麒淋. 旱旱輪作模式下沼液連續施用對土壤質量和玉米產量及品質的影響研究[D]. 雅安：四川農業大學，2012.

[4]徐敏云，李建國，謝帆，等. 不同施肥處理對青貯玉米生長和產量的影響[J]. 草業學報，2010，19（3）：245-250.

[5]韓瑾，張妙仙，孫達. 超甜15號玉米施用沼液效果分析[J]. 農業科技與信息，2009（1）：40-41.

[6]覃舟. 施用沼液對紫甘藍產量、營養品質及土壤質量的影響[J]. 江西農業學報，2009，21（7）：83-86.

[7]韓曉莉，李博文，劉微，等. 沼液配方肥對油菜生長、品質及氮素利用的影響[J]. 河北農業大學學報，2012，35（3）：20-24.

[8]趙麒淋，伍鈞，陳璧瑕，等. 施用沼液對土壤和玉米重金屬累積的影響[J]. 水土保持學報，2012，26（2）：251-255.

[9]王衛平，朱鳳香，陳曉旸，等. 沼液澆灌對土壤質量和蘿卜產量品質的影響[J]. 中國農學通報，2009，25（24）：484-487.

[10]王衛平，陸新苗，魏章煥，等. 施用沼液對柑桔產量和品質以及土壤環境的影響[J]. 農業環境科學學報，2011，30（11）：2300-2305.

[11]王衛平，朱鳳香，陳曉，等. 沼液農灌對土壤質量和青菜產量品質的影響[J]. 浙江農業學報，2010，22（1）：73-76.

[12]梁麗娜，黃雅曦，楊合法，等. 污泥農用對土壤和作物重金屬累積及作物產量的影響[J]. 農業工程學報，2009，25（6）：81-86.

[13]姜麗娜，王強，陳丁江，等. 沼液稻田消解對水稻生產、土壤與環境安全影響研究[J]. 農業環境科學學報，2011，30（7）：1328-1336.endprint

從圖2可以看出，施用沼液后生菜的干物質累積量均較對照有顯著提高，仍以處理5的生菜干物質量最高，為 1164 g/盆，較對照增加344%，達到極顯著差異。處理2、3間生菜干物質量沒有顯著差異，但與處理4、5、6有顯著性差異。處理4、5、6的生菜干物質量分別比處理2增加13.4%、258%、17.5%，比處理3增加10.2%、23.3%、14.2%。

比較各處理生菜產量和干物質累積量的變化可以發現，兩者的變化趨勢一致，但干物質累積量的變化較產量更緩和一些，這是由于在生育后期施用沼液量較多處理的土壤肥力保持較好，生菜葉片處于良好的生長狀態，含水量較高，因此生菜產量較干物質量的累積變化趨勢更劇烈。

2.2施用沼液對生菜砷含量的影響

由于生豬養殖過程中添加了含砷的飼料添加劑，代謝后通過糞便形式排出，糞便經厭氧發酵后金屬砷留在了沼液中，這是沼液農用可能會造成農產品砷含量增加的主要原因。本研究中施用沼液后生菜中砷含量隨著沼液用量的增加呈上升趨勢，以施用沼液最多的處理6生菜含砷量最高，達到 0.469 mg/kg，分別較處理1～5高148.1%、86.1%、103.9%、383%、13.8%，且顯著高于處理1～4。處理1、2、3的生菜含砷量間沒有顯著差異（圖3）。在供試條件下，生菜中砷含量未超過GB 2762—2012《食品中污染物限量》中的砷含量限量標準（<0.5 mg/kg）。

2.3施用沼液對土壤砷含量的影響

不同沼液施用量處理的土壤砷含量出現不同程度升高，

以處理6的土壤砷含量最高，達到6.81 mg/kg，但未超出GB 15618—2008《土壤環境質量標準》中砷限量標準（<25 mg/kg）。處理6的土壤砷含量分別較處理1～5高出629%、46.8%、34.3%、30.2%、4.4%，處理6、5之間沒有差異，但均顯著高于處理1～4。由圖4可以看出，沼液施用量與土壤砷含量呈顯著正相關，說明在生菜生長過程中向土壤施入不同量沼液會造成土壤砷含量差異顯著。

3結論與討論

生菜作為深受大眾喜愛的蔬菜品種之一，在大城市近郊的栽培面積較大，生菜喜在透性良好、有機質豐富、保水保肥力強的土壤上生長。由于沼液是經畜禽糞便厭氧發酵而成，含有不同礦化能力的有機成分，速、緩供肥能力兼備，沼液中豐富的氮、磷、鉀等營養元素和腐殖酸、有機質、氨基酸、生長激素、抗生素、微量元素等營養物質，能夠提供作物生長所需的各種養分，且在土壤中的保肥時間較長，對促進作物生長有重要作用[5]。在本研究條件下，沼液施用量增加有利于生菜產量的提高和干物質量的積累，并且在沼液施用量為 2 260 mL 時，生菜具有最大的產量和干物質累積量；而沼液施用量超過2 260 mL時，出現生菜產量和干物質累積量下降的趨勢，由此可見，沼液施用量的選擇對于最佳生菜產量的形成具有重要意義。覃舟[6]對紫甘藍、韓曉莉等[7]對油菜的研究顯示，沼液和無機肥配合施用會取得最佳的產量和品質效應。

沼液農用過程中，重金屬在植株和土壤中積累是不安全因素，本研究中隨著沼液施用量的增加，生菜、土壤中砷含量也隨之升高，生菜中砷含量的增幅為13.8%～148.1%，土壤中砷含量的增幅為4.4%～62.9%，但均未超出國家有關安全標準， 這與趙麒淋等[8]在玉米，王衛平等[9-11]在胡蘿卜、柑橘、青菜上的報道一致。梁麗娜等指出，施用沼液能增加土壤重金屬含量[12]；而姜麗娜等則認為，長期施用沼液對農產品和土壤重金屬累積沒有明顯影響[13]。本研究是在盆栽試驗基礎上得出結論，但沼液長期施用對土壤砷累積及遷移情況的影響還有待進一步研究。

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[6]覃舟. 施用沼液對紫甘藍產量、營養品質及土壤質量的影響[J]. 江西農業學報，2009，21（7）：83-86.

[7]韓曉莉，李博文，劉微，等. 沼液配方肥對油菜生長、品質及氮素利用的影響[J]. 河北農業大學學報，2012，35（3）：20-24.

[8]趙麒淋，伍鈞，陳璧瑕，等. 施用沼液對土壤和玉米重金屬累積的影響[J]. 水土保持學報，2012，26（2）：251-255.

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[10]王衛平，陸新苗，魏章煥，等. 施用沼液對柑桔產量和品質以及土壤環境的影響[J]. 農業環境科學學報，2011，30（11）：2300-2305.

[11]王衛平，朱鳳香，陳曉，等. 沼液農灌對土壤質量和青菜產量品質的影響[J]. 浙江農業學報，2010，22（1）：73-76.

[12]梁麗娜，黃雅曦，楊合法，等. 污泥農用對土壤和作物重金屬累積及作物產量的影響[J]. 農業工程學報，2009，25（6）：81-86.

[13]姜麗娜，王強，陳丁江，等. 沼液稻田消解對水稻生產、土壤與環境安全影響研究[J]. 農業環境科學學報，2011，30（7）：1328-1336.endprint

從圖2可以看出，施用沼液后生菜的干物質累積量均較對照有顯著提高，仍以處理5的生菜干物質量最高，為 1164 g/盆，較對照增加344%，達到極顯著差異。處理2、3間生菜干物質量沒有顯著差異，但與處理4、5、6有顯著性差異。處理4、5、6的生菜干物質量分別比處理2增加13.4%、258%、17.5%，比處理3增加10.2%、23.3%、14.2%。

比較各處理生菜產量和干物質累積量的變化可以發現，兩者的變化趨勢一致，但干物質累積量的變化較產量更緩和一些，這是由于在生育后期施用沼液量較多處理的土壤肥力保持較好，生菜葉片處于良好的生長狀態，含水量較高，因此生菜產量較干物質量的累積變化趨勢更劇烈。

2.2施用沼液對生菜砷含量的影響

由于生豬養殖過程中添加了含砷的飼料添加劑，代謝后通過糞便形式排出，糞便經厭氧發酵后金屬砷留在了沼液中，這是沼液農用可能會造成農產品砷含量增加的主要原因。本研究中施用沼液后生菜中砷含量隨著沼液用量的增加呈上升趨勢，以施用沼液最多的處理6生菜含砷量最高，達到 0.469 mg/kg，分別較處理1～5高148.1%、86.1%、103.9%、383%、13.8%，且顯著高于處理1～4。處理1、2、3的生菜含砷量間沒有顯著差異（圖3）。在供試條件下，生菜中砷含量未超過GB 2762—2012《食品中污染物限量》中的砷含量限量標準（<0.5 mg/kg）。

2.3施用沼液對土壤砷含量的影響

不同沼液施用量處理的土壤砷含量出現不同程度升高，

以處理6的土壤砷含量最高，達到6.81 mg/kg，但未超出GB 15618—2008《土壤環境質量標準》中砷限量標準（<25 mg/kg）。處理6的土壤砷含量分別較處理1～5高出629%、46.8%、34.3%、30.2%、4.4%，處理6、5之間沒有差異，但均顯著高于處理1～4。由圖4可以看出，沼液施用量與土壤砷含量呈顯著正相關，說明在生菜生長過程中向土壤施入不同量沼液會造成土壤砷含量差異顯著。

3結論與討論

生菜作為深受大眾喜愛的蔬菜品種之一，在大城市近郊的栽培面積較大，生菜喜在透性良好、有機質豐富、保水保肥力強的土壤上生長。由于沼液是經畜禽糞便厭氧發酵而成，含有不同礦化能力的有機成分，速、緩供肥能力兼備，沼液中豐富的氮、磷、鉀等營養元素和腐殖酸、有機質、氨基酸、生長激素、抗生素、微量元素等營養物質，能夠提供作物生長所需的各種養分，且在土壤中的保肥時間較長，對促進作物生長有重要作用[5]。在本研究條件下，沼液施用量增加有利于生菜產量的提高和干物質量的積累，并且在沼液施用量為 2 260 mL 時，生菜具有最大的產量和干物質累積量；而沼液施用量超過2 260 mL時，出現生菜產量和干物質累積量下降的趨勢，由此可見，沼液施用量的選擇對于最佳生菜產量的形成具有重要意義。覃舟[6]對紫甘藍、韓曉莉等[7]對油菜的研究顯示，沼液和無機肥配合施用會取得最佳的產量和品質效應。

沼液農用過程中，重金屬在植株和土壤中積累是不安全因素，本研究中隨著沼液施用量的增加，生菜、土壤中砷含量也隨之升高，生菜中砷含量的增幅為13.8%～148.1%，土壤中砷含量的增幅為4.4%～62.9%，但均未超出國家有關安全標準， 這與趙麒淋等[8]在玉米，王衛平等[9-11]在胡蘿卜、柑橘、青菜上的報道一致。梁麗娜等指出，施用沼液能增加土壤重金屬含量[12]；而姜麗娜等則認為，長期施用沼液對農產品和土壤重金屬累積沒有明顯影響[13]。本研究是在盆栽試驗基礎上得出結論，但沼液長期施用對土壤砷累積及遷移情況的影響還有待進一步研究。

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[13]姜麗娜，王強，陳丁江，等. 沼液稻田消解對水稻生產、土壤與環境安全影響研究[J]. 農業環境科學學報，2011，30（7）：1328-1336.endprint